人教版初中高中化学选修一第四章《化学反应与电能》知识点(含答案解析)

一、选择题
1．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应：3Zn ＋2K 2FeO 4＋8H 2O 充电放电
3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋
4KOH ，下列叙述正确的是
A ．放电时负极反应：Zn-2e -＋2H 2O=Zn(OH)2＋2H +
B ．充电时阳极上反应：Fe(OH)3-3e -＋5OH -=24FeO -
＋4H 2O C ．充电时每转移3 mol 电子，阴极有1 mol K 2FeO 4生成 D ．放电时负极附近溶液的碱性增强 答案：B 【详解】
A ．根据电池反应式知，电解质溶液显碱性，则放电时负极上锌失电子发生氧化反应，电
极反应式为23Zn 6e 6OH 3Zn(OH)--
-+=，故A 错误；
B ．充电时，阳极电极反应式与放电时正极反应式正好相反，电极反应式为
2342Fe(OH)3e 5OH FeO 4H O ---
-+=+，故B 正确；
C ．充电时，每转移3 mol 电子，阴极消耗K 2FeO 4的物质的量3mol
1mol 63
==-，而不是生成，故C 错误；
D ．放电时，负极电极反应式为23Zn 6e 6OH 3Zn(OH)--
-+=，反应中消耗氢氧根离
子，则溶液碱性减弱，故D 错误； 故选B 。

2．下列说法正确的是
A ．金属腐蚀就是金属原子失去电子被还原的过程
B ．合金都比纯金属易被腐蚀
C ．将金属与外加直流电源的正极相连，而将负极接到废铁上，可以防止金属被腐蚀
D ．镀锌铁比镀锡铁更不容易被腐蚀 答案：D 【详解】
A ．金属腐蚀就是金属原子失去电子被氧化的过程，故A 错误；
B ．选项：合金不一定比纯金属易被腐蚀，如不锈钢改变了金属的内部结构，比纯铁耐腐蚀，故B 错误；
C ．选项：将金属与外加直流电源的负极相连，则该金属作阴极，而将正极接到废铁上，废铁作阳极，作阴极的金属被保护，可以防止金属被腐蚀。

金属直接与电源正极相连，该金属做阳极，直接发生氧化反应被腐蚀，故C 错误；
D ．金属活泼性 Zn>Fe>Sn ，原电池中活泼金属易被腐蚀，则镀锌铁片比镀锡铁片更不容易被腐蚀，故D 错误；
故选D 。

3．碱性硼化钒(VB 2)－空气电池工作时反应为4VB 2＋11O 2=4B 2O 3＋2V 2O 5。

用该电池为电源，选用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图所示。

当外电路中通过0.04 mol 电子时，B 装置内共收集到0.448 L 气体(标准状况下)，则下列说法正确的是( )
A ．V
B 2电极发生的电极反应为2VB 2＋11H 2O －22e －=V 2O 5＋2B 2O 3＋22H ＋ B ．外电路中电子由c 电极流向VB 2电极
C ．电解过程中，b 电极表面先有红色物质析出，然后有气泡产生
D ．若B 装置内的液体体积为200 mL ，则CuSO 4溶液的物质的量浓度为0.05 mol·L －1 答案：D 【详解】
A ．根据碱性硼化钒—空气电池的反应可知，负极上是V
B 2失电子发生氧化反应，则VB 2极发生的电极反应为2VB 2＋22OH －－22e －=V 2O 5＋2B 2O 3＋11H 2O ，故A 错误； B ．外电路中电子由VB 2电极流向c 电极，故B 错误；
C ．电解过程中，b 电极为阳极，OH －失电子生成氧气，故C 错误；
D ．当外电路中通过0.04 mol 电子时，B 装置内b 电极为阳极，OH －失电子生成的氧气为0.01 mol ，又共收集到0.448 L 即
-1
0.448L
22.4L mol
=0.02 mol 气体，则阴极产生0.01 mol 的氢气，根据得失电子守恒，溶液中的Cu 2＋为0.04mol-0.02mol
2
=0.01 mol ，则CuSO 4溶液的
物质的量浓度为0.01mol
0.2L
=0.05 mol·L －1，故D 正确； 答案选D 。

4．硫含量是生铁质量的重要指标，精确测定铁水中硫含量是高炉炼铁过程中的重要任务，利用硫化物固体电解质浓差电池定硫工作原理如图所示，电池两边产生一定硫分压差时，两极会产生相应的电势，若已知某硫分压(p's 2)，测定其电池电势，则可通过公式计算得出
另一硫分压(p"s 2)，从而确定铁水中的硫含量，N 电极反应为S 2(p"s 2)＋2Mg 2＋
＋4e -
=2MgS 。

下列有关该浓差电池说法正确的是
A．M极电势比N极电势高B．该电池为电解池
C．M极上的电极反应式：2MgS-4e-=2Mg2＋+S2(p"s2)D．Mg2＋从左向右移动
答案：D
解析：N电极反应为S2(p"s2)＋2Mg2＋＋4e-=2MgS，发生还原反应，故N为原电池正极，M 电极为原电池负极，该电池是浓差电池，是原电池，由此解答。

【详解】
A．N极电势比M极电势高，A错误；
B．该电池是原电池，B错误；
C．M电极为原电池负极，发生氧化反应，根据图示可知，M极电极反应为：2MgS-4e-
=2Mg2＋+S2(p's2)，C错误；
D．原电池中镁离子向正极移动，即向N极移动，D正确；
答案选D。

5．已知铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()
A．正极反应为Zn－2e－=Zn2＋B．电池反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从正极流向负极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
答案：B
解析：根据装置图，Zn比Cu活泼，则Zn极为负极，发生Zn-2e-=Zn2+；电池内电路中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，则盐桥中的钾离子向CuSO4溶液移动。

【详解】
A．分析可知，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，A叙述错误；
B．Zn极为负极，发生Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，电池反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，B叙述正确；
C．在外电路中，电子从负极流向正极，C叙述错误；
D．盐桥中的K+移向正极区，即CuSO4溶液，D叙述错误；
答案为B。

6．下列现象与电化学腐蚀无关的是
A．埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤中的铁管更容易被腐蚀
B．在空气中，生铁比纯铁芯，(几乎是纯铁)更容易生锈
C．马口铁(镀锡)上的金属镀层损坏时，铁更容易被腐蚀
D．纯银饰品戴久后，银表面会变暗甚至有一层黑色物质生成
答案：D
【详解】
A．铁管在潮湿的环境下容易形成原电池，加快铁的腐蚀，与电化学腐蚀有关，故A不选；
B．生铁中金属铁、碳、潮湿的空气能构成原电池，金属铁为负极，易被腐蚀而生锈，和电化学腐蚀有关，故B不选；
C．镀锡铁皮的镀层损坏后，会形成原电池，金属铁是负极，容易腐蚀，故C不选；D．金属银在空气中能够生成黑色的硫化银而变黑，此过程属于普通化学腐蚀，与电化学腐蚀无关，故D符合题意。

答案选D。

7．以一氯代乙酸钠(CH2ClCOONa)水溶液为原料，通过电解法可以制备1，2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)，且有CO2生成，装置如图所示。

下列有关说法不正确的是
A．阳极发生氧化反应，有CO2生成
B．阴极的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．电解过程中应选用阴离子交换膜
D．该装置的总反应式：2CH2ClCOO-+2H2O通电CH2ClCH2Cl+2CO2↑+H2↑+2OH-
答案：C
【详解】
A．电解池的阳极发生氧化反应，CH2ClCOO-在阳极发生反应生成CH2ClCH2Cl和CO2，A 正确；
B．阴极发生还原反应，H2O在阴极放电生成OH-，2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B正确；
C．若选用阴离子交换膜，阴极区生成的OH-会通过阴离子交换膜进入阳极区，卤代烃在碱性条件下容易发生水解反应，故应选择阳离子交换膜，Na+由阳极区通过交换膜进入阴极区，C错误；
D．由A、B选项分析可知，电解的总反应为2CH2ClCOO-
+2H2O通电CH2ClCH2Cl+2CO2↑+H2↑+2OH-，D正确；
故选C。

8．化学创造了丰富的物质世界，指导着我们的生产、生活。

下列说法正确的是
A ．超级电容器材料石墨烯属于烯烃
B ．硅太阳能电池和锂离子电池的工作原理相同
C ．电解精炼铜时，阳极溶解的铜与阴极析出的铜质量相等
D ．电解饱和食盐水，两极共生成22.4L(标准状况下)气体时，转移的电子数为N A 答案：D 【详解】
A ．石墨烯不含H 元素，是一种碳单质，不属于烯烃 ，故A 错误；
B ．硅太阳能电池是太阳能转化为电能，锂离子电池是电能与化学能之间的转化，二者原理不同 ，故B 错误；
C ．电解精炼铜时，阳极锌、铁、镍和铜失去电子，阴极只有铜离子获得电子生成铜单质，依据电子守恒，溶解的铜与阴极析出的铜质量不相等，故C 错误；
D ．电解饱和食盐水，阴极生成氢气，阳极生成氯气，依据电子守恒，阴阳两极产生气体体积比1：1，当两极共生成22.4L(标准状况下)气体时，则生成氢气和氯气各位0.5mol ，生成0.5mol 氯气失去电子数是0.5mol ×2×1×N A =N A ，那么转移的电子数为N A ，故D 正确； 故选：D 。

9．雾霾含有大量的污染物SO 2、NO 。

工业上变“废”为宝，吸收工业尾气SO 2和NO ，可获得Na 2S 2O 3和NH 4NO 3产品的流程图如图(Ce 为铈元素)：
下列说法错误的是（ ） A ．Na 2S 2O 4中S 元素的化合价为+3
B ．装置Ⅱ消耗36g 水生成4N A 个H +(N A 代表阿伏伽德罗常数）
C ．装置Ⅲ进行电解，Ce 3+在阴极反应，使Ce 4+得到再生
D ．装置Ⅳ获得粗产品NH 4NO 3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等 答案：C 【详解】
A ．根据化合物中元素化合价代数和等于0，由于Na 是+1价，O 为-2价，所以Na 2S 2O 4中S 元素的化合价为+3，A 正确；
B ．36 g 水的物质的量是2 mol ，在装置II 中发生反应：
NO+2H 2O+3Ce 4+=3Ce 3++NO 3-
+4H +，NO+H 2O+Ce 4+=Ce 3++NO 2-
+2H +，可见两个反应都是消耗1 mol H 2O ，会产生2 mol H +，则反应消耗2 mol H 2O ，就产生4 mol H +，生成H +的数目等于4 N A 个，B 正确；
C ．Ce 3+在阳极上发生失电子的反应使Ce 4+再生，C 错误；
D．由于NH4NO3高温易分解，因此从溶液中得到粗产品NH4NO3的实验操作依次为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等，D正确；
故选C。

10．如图所示的双液原电池，下列叙述正确的是
A．负极的电极反应式是Ag++e-=Ag
B．Cu电极上发生氧化反应
C．盐桥中的阳离子向左池移动
D．外电路中，电流从Cu电极流向Ag电极
答案：B
解析：根据原电池反应原理，铜电极为负极，铜失去电子发生氧化反应；银电极为正极，铜离子得电子发生还原反应，依此解答。

【详解】
A．负极铜失去电子，发生氧化反应，A错误；
B．铜电极为负极，铜失去电子发生氧化反应，B正确；
C．原电池中，阳离子向正极移动，故盐桥中的阳离子向银电极移动，向右池移动，C错误；
D．铜电极为负极，铜失去电子，电子由Cu电极流向Ag电极；电流方向与电子方向相反，故电流从Ag电极流向Cu电极，D错误；
答案选B。

11．热催化合成氨面临的两难问题：采用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。

我国科研人员研制了(Ti-H)(冷区)-(Fe)(热区)双温区催化剂。

Ti-H-Fe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。

下列说法正确的是
A．放热过程在冷区进行，吸热反应在热区进行
B．反应②，正反应活化能最大
C．(Ti-H)生成氨气，是因为反应速率最大
D．冷热区交替使用，主要目的是使催化剂活性最大
答案：B
【详解】
A．①为催化剂吸附N2的过程,为放热反应，②为形成过渡态的过程，为吸热反应，③为N2解离为N的过程，为放热反应，④⑤为了增大平衡产率，需要在低温下进行，A错误；B．②的生成物的相对能量比反应物的相对能量高，为吸热过程，其余过程则是生成物能量比反应物的能量低，是放热过程，故反应②的正反应活化能最大，B正确；
C．(Ti-H)生成氨气，是因为该反应是放热反应，反应在冷区进行，降低温度，化学平衡正向移动，会导致NH3的产率增大，C错误；
D．热区主要是从速率上考虑，采用高温可增大反应速率，但同时会因平衡限制导致NH3产率降低；(Ti—H)(冷区)反应就是降温而提高产率。

冷热区交替使用，既可以使反应速率加快，同时又可以提高NH3产率，而不是从催化剂活性大小角度考虑，D错误；
故合理选项是B。

12．以熔融 Li2CO3和 K2CO3为电解质，天然气经重整催化作用提供反应气的燃料电池如图。

下列说法正确的是
A．以此电池为电源电解饱和食盐水，当有 0.2 mol e－转移时，阳极产生标准状况下 2.24 L 氢气
CO－8e－=5CO2＋2H2O B．若以甲烷在燃料极反应时，负极电极反应式为： CH4＋42-
3
C．该电池使用过程中需补充 Li2CO3和 K2CO3
CO
D．空气极发生的电极反应式为 O2－4e－＋2CO2 =22-
3
答案：B
解析：根据图示信息知道，天然气中的甲烷在催化剂作用下转化为H2，H2在负极发生失电
CO=CO2+H2O，通入空气和CO2的混合气体子的氧化反应，负极电极反应式为：H2-2e-+2-3
CO，依此解答。

一极为原电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+4e-+2CO2=22-3
【详解】
2NaOH + Cl2↑+ H2↑，转移 2mol 电A．电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl + 2H2O
电解
子，阳极产生 1molCl2，A错误；
B．若以甲烷在燃料极反应时，通入甲烷的电极是负极，在负极上，发生氧化反应，负极
CO－8e－=5CO2＋2H2O，B正确；
电极反应式为CH4＋42-
3
CO，不需要补充Li2CO3和 K2CO3，C错误；
C．空气中的 CO2会不断转化为2-
3
CO，D错误；
D．空气极为正极，正极上的电极反应式为：O2+4e−+2CO2=22-
3
答案选B。

13．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl。

下列“水”电池在海水中放电时的有关说法不正确的是（）
A．“水”电池的负极是Ag，AgCl是氧化产物
B．正极反应为5MnO2+2e-+2NaCl=Na2Mn5O10+2Cl-
C．每生成1molNa2Mn5O10，转移2mol电子
D．“水”电池工作时，Na+往MnO2电极方向移动
答案：B
解析：根据原电池的工作原理进行分析，负极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极上得到电子，化合价降低，发生还原反应，根据电池总反应进行分析；
【详解】
A. 根据电池总反应，Ag元素的化合价由0价→+1价，化合价升高，发生氧化反应，依据原电池工作原理，Ag为负极，AgCl是氧化产物，故A说法正确；
B. NaCl、Na2Mn5O10为可溶强电解质，根据电池总反应，MnO2中Mn的化合价由+4价
Mn O，→+3.6价，得到电子，MnO2作正极，因此正极上的电极反应式为5MnO2+2e-=2-
510
故B说法错误；
C. 根据B选项分析，生成1molNa2Mn5O10，转移2mol电子，故C说法正确；
D. 原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此Na+向MnO2电极方向移动，故D说法正确；
故答案为B。

14．电催化NRR合成氨的示意图如图所示。

中间隔膜允许H+通过。

下列说法正确的是
A．X极为阳极
B．Y极电极反应： 4OH- -8e- = 4H+ + 2O2
C．膜为阴离子交换膜，并可以阻止氨被氧化
D．催化剂表面生成*N2H y中间体的反应：*N2+y (H++e-) = *N2H y (*N2表示活化氮气)
答案：D
解析：X极N2得电子，发生还原反应生成NH3，说明X为阴极；而Y极表面H2O失电子发生氧化反应生成O2，说明Y极为阳极。

【详解】
A．X极上N2得电子，发生还原反应生成NH3，则X为阴极，故A错误；
B．Y为阳极，表面有O2生成，则发生的电极反应为4OH- -4e- = 2H2O+ O2↑或2H2O-4e- =4H++O2↑，故B错误；
C．隔膜允许H+通过，则为阳离子交换膜，可阻止氨被氧化，故C错误；
D．在催化剂表面*N2与H+得电子发生还原反应生成中间体*N2H y的反应为*N2+y (H++e-) = *N2H y，故D正确；
故答案为D。

15．将如图所示实验装置的K闭合(已知：盐桥中装有琼脂凝，内含KCl)，下列判断正确的是
A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径移动
SO )增大
C．片刻后甲池中c(2
4
D．片刻后可观察到滤纸b处变红色
答案：A
解析：甲、乙装置能自发的进行氧化还原反应，所以是原电池，Zn作负极，Cu作正极，则含有硫酸钠溶液的滤纸是电解池，a是阴极，b是阳极。

【详解】
A．该原电池中Zn作负极，Cu作正极，正极上发生得电子的还原反应，A正确；
B．电子沿Zn→a，b→Cu路径流动，电子不进入电解质溶液，B错误；
C．原电池中阴离子向负极移动，即盐桥中的Cl-移向甲烧杯，所以片刻后甲池中c(Cl-)增SO)不变，C错误；
大，c(2-
4
D．滤纸b电极是电解池的阳极，溶液中OH-放电，使得b处c(H)+增大，故滤纸b处不会变色，而a处是电解池的阴极，溶液中H+放电，使得a处c(OH-)增大，故变红的是滤纸a 处，D错误；
故答案选A。

二、填空题
16．如图所示组成闭合回路，其中，甲装置中CH4为负极，O2和CO2的混合气体为正极，稀土金属材料为电极，以熔融碳酸盐为电解质；乙装置中a、b为石墨，b极上有红色物质析出，CuSO4溶液的体积为200mL。

①装置中气体A为_______ (填“CH4”或“O2和CO2”)，d极上的电极反应式为_______。

②乙装置中a极上的电极反应式为_______。

若在a极产生112mL(标准状况)气体，则甲装置中消耗CH4_______ mL(标准状况)，乙装置中所得溶液的pH如何变化_______ (变大、变小、不变)。

CO4OH--4e-=O2+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+56变小
答案：CH4O2+4e-+2CO2=22-
3
解析：b电极上有红色物质生成，则b是阴极，所以a是阳极，c是负极、d是正极，通入甲烷的电极是负极，所以A是甲烷、B是二氧化碳和氧气，d电极上氧气得电子和二氧化碳反应生成碳酸根离子。

【详解】
①b电极上有红色物质生成，则b是阴极，所以a是阳极，c是负极、d是正极，通入甲烷的电极是负极，所以A是CH4、B是二氧化碳和氧气，d电极上氧气得电子和二氧化碳反
CO，故答案为：CH4；O2+4e-
应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+4e-+2CO2=22-3
CO；
+2CO2=22-
3
②a是阳极，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O或
2H2O-4e-=O2+4H+；
a极上生成n(O2)=
0.112
22.4/mol
L
L
=0.005mol，生成0.005mol氧气转移电子物质的量
=0.005mol×4=0.02mol，根据转移电子相等计算消耗甲烷体积
=0.02mol
8
×22.4L/mol=56mL；
电池反应式为2Cu2++2H2O=4 H++O2↑+2Cu，根据方程式知，
n(H+)=4n(O2)=4×0.005mol=0.02mol，c(H+)=0.02mol
0.2L
=0.1mol/L，则溶液的pH=1，故答案
为：4OH--4e-=O2↑+2H2O或2H2O-4e-=O2+4H+；56；1。

17．根据原电池工作原理可以设计原电池，实现原电池的多种用途。

用碱性甲醛燃料电池为电源进行电解的实验装置如下图所示。

①甲池中通入甲醛的一极为_______极，其电极反应式为_______。

②乙池中总反应的离子方程式为_______，当甲池中消耗280mLO2时(标准状况)，在乙池中加入_______gCuCO3才能使溶液恢复到原浓度，此时丙池中理论上最多产生_______g固体。

(2)利用下图所示装置(电极均为惰性电极)吸收SO2并制取硫酸，则通入SO2一极的电极反应式为_______，通入O2一极的电极反应式为_______。

CO+4H2O2Cu2++2H2O电解2Cu+4H++O2↑ 3.1 1.45
答案：负HCHO-4e-+6OH-=2-
3
SO+8H+O2+4H++4e-=2H2O
2SO2+4H2O-4e-=22-
4
解析：(1)甲池为燃料电池，通入甲醛的一极为负极，通入氧气的一极为正极，乙池为电解池，左边的C电极为阳极，水电离的氢氧根放电；右边的C电极为阴极，铜离子放电；丙池为电解池，左边的C为阳极，右边的C为阴极；
(2) 通入SO2的为负极，发生氧化反应，SO2被氧化为硫酸；通入氧气的为正极，氧气被还原生成水；电池的总反应式为：2SO2+2H2O+O2=2H2SO4。

【详解】
(1)①燃料电池中，通入燃料的为负极，故通入甲醛的一极为负极，在碱性溶液中，甲醛失
CO+4H2O；故答案为：负；
电子后变为碳酸根，电极反应式为：HCHO-4e-+6OH-=2-
3
CO+4H2O；
HCHO-4e-+6OH-=2-
3
②乙池为电解池，以C为电极电解硫酸铜溶液，阴阳极分别是铜离子和水中的氢氧根放电，总反应的离子方程式为：2Cu2++2H2O电解2Cu+4H++O2；甲池中根据电极反应：
O2+2H2O+4e-=4OH-，所以消耗280mL(标准状况下0.0125mol)O2，则转移电子0.05mol，乙池的阴极反应式为Cu2++2e-=Cu，当转移电子0.05mol时，析出的铜为0.025mol，根据铜原子守恒，要使电解质复原，加入的CuCO3也为0.025mol，质量为
0.025mol 124g/mol=3.1g；根据丙装置中，在阴极上是氢离子放电，减小的氢离子是
0.05mol，则产生的氢氧根为0.05mol，镁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化镁为
0.025mol，理论上最多产生氢氧化镁质量应该是0.25mol×58g/mol=1.45g固体；故答案为：2Cu2++2H2O电解2Cu+4H++O2↑；3.1；1.45；
(2)由分析可知，则通入SO2一极为负极，SO2被氧化为硫酸，电极反应式为：2SO2+4H2O-
SO+8H+；通入氧气的为正极，氧气被还原为水，电极反应式为：O2+4H++4e-
4e-=22-
4
SO+8H+；O2+4H++4e-=2H2O。

=2H2O；故答案为：2SO2+4H2O-4e-=22-
4
18．液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。

一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图甲所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。

以该燃料电池为电源电解足量饱和CuCl2溶液的装置如图乙所示。

(1)甲中b电极称为___极(填“正”或“负”)。

(2)乙中d电极发生___反应(填“氧化”或“还原”)。

(3)当燃料电池消耗0.15molO 2时，乙中电极增重___g 。

(4)燃料电池中使用的阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过。

甲中OH -通过阴离子交换膜向___电极方向移动(填“a”或“b”)。

(5)燃料电池中a 的电极反应式为___。

答案：正 还原 19.2 a --2422N H +4OH -4e =N +4H O ↑
解析：根据图示可知，甲装置为原电池，乙装置为电解池；原电池中a 电极为负极，发生氧化反应；b 电极为正极，发生还原反应；根据导线连接，可知c 电极为阳极，发生氧化反应，d 电极为阴极，发生还原反应，由此解答。

【详解】
(1)根据分析可知，甲装置为原电池，甲中b 电极称为正极；
(2)乙为电解池，乙中d 电极为阴极，发生还原反应；
(3)当燃料电池消耗0.15molO 2时，转移电子0.6mol ，乙中阴极发生电极反应：
2+-Cu +2e =Cu ，电极增重0.6mol 64g/mol=19.2g 2
⨯； (4)原电池中阴离子向负极移动，故OH -通过阴离子交换膜向a 电极方向移动；
(5)燃料电池中a 为负极，发生反应的电极反应式为：--2422N H +4OH -4e =N +4H O ↑。

19．电化学应用广泛。

请回答下列问题：
(1)自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。

若电池放电时的反应式为：2FeCl 3＋Fe=3FeCl 2，该电池的负极材料为__；正极的电极反应式为____；电解质溶液为_____。

(2)燃料电池和二次电池的应用非常广泛。

①如图为甲烷燃料电池的示意图，电池工作时，b 极的电极为___极；负极的电极反应式为_________；
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。

放电时的反应为：PbO 2+Pb+2H 2SO 4=PbSO 4+2H 2O ，铅蓄电池负极的电极反应式为_____；充电时，铅蓄电池的Pb 极应与外加直流电源的__极相连，阳极的电极反应式为________。

(3)以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe 、Pb 、Ag 、Au 及其他不反应质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做___极；精炼一段时间后，当阴极增重128g 时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为_____。

答案：Fe Fe 3＋+e －＝Fe 2＋ FeCl 3溶液 正 CH 4+10OH −−8e −=CO 23-
+7H 2O Pb-2e －+SO 24-=PbSO 4 负 PbSO 4-2e －+2H 2O=PbO 2+SO 24-+4H + 阳 4mol
【详解】
(1)池放电时的反应式为：2FeCl3＋Fe=3FeCl2，失电子的电极Fe是负极，得电子的电极是正极，正极发生还原反应：Fe3＋+e－＝Fe2＋；电解质溶液为FeCl3溶液；故答案为：Fe；Fe3＋+e－＝Fe2＋；FeCl3溶液；
(2)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极a为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH4+10OH−−8e−=CO23-+7H2O，通氧气的电极b是正极，故答案为：正；
CH4+10OH−−8e−=CO2
3-+7H
2
O；
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池，放电时的反应为：
PbO2+Pb+2H2SO4═PbSO4+2H2O，铅蓄电池负极发生氧化反应，电极反应式为
Pb+SO2
4-−2e−═PbSO
4，充电时，铅蓄电池的Pb极应与外加直流电源的负极相连，蓄电池
的PbO2极应与外加直流电源的正极相连作阳极，阳极的电极反应式为PbSO4-2e－
+2H2O=PbO2+SO2
4-+4H+，故答案为：Pb-2e－+SO2
4
-=PbSO
4；负； PbSO4-2e－
+2H2O=PbO2+SO2
4
-+4H+；
(3)以铅蓄电池为电源精炼粗铜，粗铜做阳极，纯铜做阴极，当阴极增重128g时，即析出金属铜是2mol，所以转移电子是4mol，根据电池反应：
PbO2+Pb+2H2SO4═PbSO4+2H2O，消耗硫酸的物质的量是4mol，故答案为：阳；4 mol。

20．电解工作原理的实际应用非常广泛。

(1)工业上为了处理含有2-
27
Cr O的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬元素的含量可低于排放标准。

关于上述方法，下列说法错误的____(填字母)。

A．阳极反应：Fe-2e-=Fe2+
B．阴极反应：2H++2e-=H2↑
C．在电解过程中工业废水由酸性变为碱性
D．可以将铁电极改为石墨电极
(2)某同学设计了如图装置进行以下电化学实验。

①当开关K与a连接时，两极均有气泡产生，则阴极为____电极。

②一段时间后，使开关K与a断开，与b连接时，虚线框内的装置可称为_______，请写出此时Cu电极上的电极反应______。

(3)1 L某溶液中含有的离子如下表：
可能存在的溶解现象)，下列说法正确的是___________(填字母)。

A ．电解后溶液呈酸性
B ．a=3
C ．阳极生成1.5 mol Cl 2
D ．阴极析出的金属是铜与铝
答案：D Cu 原电池 H 2-2e -+2OH -=2H 2O A
解析：(1)Fe 为电极进行电解时，阳极铁是活性电极，则电极本身发生失电子的氧化反应，即阳极反应为：Fe-2e -═Fe 2+；阴极上酸性工业废水中的氢离子得电子发生还原反应，阴极反应为：2H ++2e -═H 2↑，据此分析解答；
(2)当开关K 与a 连接时，为电解池，两极均有气泡产生，则Cu 应为阴极，据此分析解答；
(3)由溶液电荷守恒可知2c (Cu 2+)+3c (Al 3+)=c (3NO -)+c (Cl -)，可求得c (3NO -
)=4moL/L ，结合离子的放电顺序Cu 2+＞H +＞Al 3+，Cl -＞OH -＞3NO -，分析解答。

【详解】
(1)A ．Fe 为电极进行电解时，阳极铁是活性电极，则电极本身发生失电子的氧化反应，即阳极反应为：Fe-2e -═Fe 2+，故A 正确；B ．阴极上酸性工业废水中的氢离子得电子发生还原反应，阴极反应为：2H ++2e -═H 2↑，故B 正确；C ．阴极反应消耗H +，溶液中的氧化还原反应也消耗H +，导致溶液中氢离子浓度降低，则在电解过程中工业废水由酸性变为碱性，最终生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀，故C 正确；D ．若用石墨做电极，则无法产生还原
剂Fe 2+，无法使2-27Cr O 还原为Cr 3+变成沉淀除去，所以不能用石墨作电极，故D 错误；故答案为：D 。

(2)①当开关K 与a 连接时，为电解池，两极均有气泡产生，说明阳极材料不可能是Cu ，Cu 应为阴极，否则不能在Cu 极上生成气体，故答案为：Cu ；
②电解时，Cu 电极上的电极反应为2H ++2e -=H 2↑，石墨电极上的电极反应为2Cl --2e -=Cl 2↑，一段时间后，使开关K 与a 断开、与b 连接时，形成原电池，Cu 为负极，负极上氢气失电子发生氧化反应，电解质溶液为NaOH ，因此负极反应式为H 2-2e -+2OH -=2H 2O ，故答案为：原电池；H 2-2e -+2OH -=2H 2O ；
(3)根据分析，结合溶液的体积为1L ，溶液中Cu 2+、Al 3+、3NO -
、Cl -物质的量依次为1mol 、1mol 、4mol 、1mol ；A ．当电路中有3mole -通过时，阳极上首先发生2Cl --2e -=Cl 2↑，有0.5mol 生成Cl 2，转移1mol 电子，然后发生4OH --4e -=O 2↑+2H 2O ，转移2mol 电子，生成2molH +，阴极上首先发生Cu 2++2e -=Cu ，析出1molCu ，转移2mol 电子，然后发生2H ++2e -=H 2↑，转移1mol 电子，生成0.5molH 2，同时生成1molOH -，因n (H +)＞n (OH -)，则反应后溶液呈酸性，故A 正确；B ．由溶液的电荷守恒可知
2c (Cu 2+)+3c (Al 3+)=c (3NO -)+c (Cl -)，可求得c (3NO -)=4moL/L ，即a=4，故B 错误；C ．电
解时阳极首先发生2Cl --2e-=Cl 2↑，然后发生4OH --4e-=O 2↑+2H 2O ，生成Cl 2和O 2，Cl -的物质的量为1 mol ，阳极只能产生0.5 mol Cl 2，故C 错误；D ．由于离子放电顺序为Cu 2+＞H +＞Al 3+，因此阴极析出的金属没有Al ，故D 错误；故答案为：A 。

【点睛】
本题的易错点和难点为(3)，要注意根据离子的放电顺序明确各个电极上发生的反应。

21．如图是一个化学过程的示意图。

请回答：
(1)甲池是________池，该电池的总反应方程式为______________。

(2)乙池中A 电极名称为________极，电极反应式为__________________。

一段时间后溶液的pH ________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40g 时，丙池CuSO 4溶液中理论上生成
O 2________mL(标准状况下)。

答案：原电池 2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH=2K 2CO 3＋6H 2O 阳 4OH －－4e －=O 2↑＋2H 2O 减
小 280
解析：根据甲池中两个电极上通入的气体可知该装置为甲醇燃料电池，且甲醇被氧化，通入甲醇的电极作负极，氧气被还原，通入氧气的电极为正极；乙池和丙池均为电解池，乙池中A 与通入氧气的电极相连，则A 为阳极，B 为阴极，同理丙池中c 为阳极，d 为阴极。

【详解】
(1)甲池为甲醇燃料电池，为原电池；工作时甲醇被氧化，由于电解质溶液为碱性，所以生成碳酸根，氧气被还原后生成水，总反应为2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH=2K 2CO 3＋6H 2O ；
(2)乙池A 电极与原电池的正极相连，所以为阳极，电解质溶液为硝酸银溶液，所以阳极为
水电离出的氢氧根放电生成氧气，电极反应式为4OH －－4e －=O 2↑＋2H 2O ；乙池中阴极上
银离子放电生成银单质，所以总反应为4AgNO 3+2H 2O
通电4Ag+O 2↑+4HNO 3，根据总反
应可知一段时间后溶液的pH 减小； (3)乙池中B 极反应为Ag ++e -=Ag ，增加的质量即银的质量，物质的量为-15.40g 108g mol =0.05mol ，则此时电路中转移0.05mol 电子；丙池中为CuSO 4溶液，丙池中阳极反应为4OH －－4e －=O 2↑＋2H 2O ，根据电子守恒可知转移0.05mol 电子时生成0.0125mol 氧气，标况下体积为0.0125mol ×22.4L/mol=0.28L=280mL 。

22．高铁酸钠(Na 2FeO 4)可用作水处理剂，工业上常用电解法制取，同时获得氢气：。